第2章烃类——基础有机化合物《有机化学基础》第1节烷烃第三课时同步教学（科学出版社中职药剂二版）

烷烃的化学性质 烷烃分子中的C-C、C-H都是σ键 ，极性小，键能大，因而烷烃 和环烷烃的化学性质稳定。 室温下，烷烃不与强酸、强碱、强还原剂、强氧化剂起反应或反 应很慢。 烷烃化学性质稳定只是不易发生异裂反应，即离子反应；而容易 发生均裂反应，即自由基反应。高温、高压、光照或有催化剂 存在时，烷烃可发生一些化学反应。 1 氧化 热裂 卤代 烷烃的化学性质 2 烷烃的化学性质 3 烷烃的化学性质 4 在高温及没有氧气的条件下使烷烃分子中的C-C键和C-H键 发生断裂的反应称为热裂反应。 烷烃在800-1100℃的热裂产物主要是乙烯，其次是丙烯、丁 烯、丁二烯和氢。 催化热裂 烷烃的化学性质 5 烷烃的氢原子可以被卤素取代，生成卤代烃，并放 出卤化氢。这种取代反应称为卤代反应。 反应条件：F2常温，Cl2、Br2紫外光照射或高温。 反应活性：F2  Cl2  Br2，I2通常不反应 烷烃的化学性质 CH4 + Cl2 光照 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + Cl2 CH3Cl + HCl 一氯甲烷 CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷 CHCl3 + HCl 三氯甲烷 CCl4 + HCl 四氯化碳 熔点 6 烷烃的化学性质 伯氢活性 仲氢活性 43/6 57/2 1 4 高温下，产物比例接近3:1. 1o CH3 CH2 CH3 2o Cl2 光 CH3 CH2 CH2Cl + 6 7 : Cl CH3 CH CH3 2 43% 57% 烷烃的化学性质 Cl2 光 伯氢活性 叔氢活性 64/9 36/1 1 5 氯代反应中叔、仲、伯氢在室温时相对活性为5:4:1. 溴代反应中叔、仲、伯氢活性比为1600:82:1 CH3 CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH CH2Cl 64% 8 CH3 + CH3 C CH3 Cl 36% 3o 1o 烷烃的化学性质 预测正丁烷各一氯代产物的得率 CH3CH2CH2CH3 Cl CH3CH2CH2CH2Cl + CH3CH2CHCH3 Cl2 光 1－氯丁烷 2－氯丁烷 ＝ 伯氢数 仲氢数 伯氢活性 仲氢活性 6 4 1 4 ＝ 3 8 ＝ × 9 × 烷烃卤代反应历程 10 反应方程式一般只表示反应原料和产物之间的数 量关系，并没有说明原料是怎样变成产物的，在变化 过程中要经过哪些中间步骤。这些问题正是反应机理 所要说明的。反应机理又称反应历程，是指化学反应 所经历的途径或过程。反应机理是综合实验事实作出 的理论假设，对于某一个反应可能提出不同的机理， 其中能够最恰当地说明现有实验事实的，被认为是最 合理的。如果出现与反应机理相抵触或不能说明的新 实验事实，就要对原有的机理进行修正，或用新的机 理来代替它。因此，反应机理是在不断发展的。 烷烃卤代反应历程 Cl2 2Cl hυ或△ 链引发（Initiation）： 链增长（或转移） （Propagation） Cl + CH4 CH3 + HCl CH3 + Cl2 CH3Cl + Cl 链终止（Termination）Cl + Cl CH3 + CH3 CH3 + Cl Cl2 CH3CH3 CH3Cl 11 产生高能量的自由基 Cl· 引发反应 一个自由基消失，产生另一个自由基，反复循环。 反应物浓度降低，自由基碰撞机会增加，自由基消失，反应结束。 烷烃卤代反应历程 CH3 H + + H Cl 439.6 Cl Cl CH3 Cl 242.6 355.9 432.1 ∴ △H = 439.6 + 242.6 - 355.9 - 432.1 = -105.8 kJ.mol-1 即整个反应放热。 C H H H H + Cl C H H H H Cl C H H H + H Cl TS1 CH3 + Cl Cl CH3 Cl Cl CH3 Cl + Cl TS2 12 烷烃卤代反应历程 光照 CH3X + HX △HR (F2) = -422.6KJ/mol, △HR (Cl2) = -104.8KJ/mol △HR (Br2) = -37.7KJ/mol, △HR (I2) = +54.4KJ/mol 反应活性为F2＞Cl2＞Br2＞I2 卤素的反应活性 CH4 + X2 13 烷烃卤代反应历程 烷烃活性与自由基稳定性 CH3 H CH3 + H CH CH H 3 2 CH CH 3 2 + H + H CH3CH H CH3 CH3 CH3C H CH3 CH3CH CH3 CH3 CH3C + H CH3 410.3 439.6 KJ mol-1 mol-1 KJ 397.7 mol -1 KJ 389.4 mol-1 KJ 离解能 ， 反应活性 。 。 2。